專利名稱：磁記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠高密度地記錄數(shù)據(jù)的磁記錄介質(zhì)，更特別涉及具有磁記錄層的的記錄介質(zhì)，該磁記錄層具有高熱穩(wěn)定性、高密度記錄特性和優(yōu)良的SNR特性。
背景技術(shù)：
硬盤驅(qū)動器(HDD)，其為代表性磁數(shù)據(jù)貯存器件并帶來記錄密度快速升高，目前采用其中涉及環(huán)形頭和縱向磁記錄介質(zhì)的縱向磁記錄方法。然而，常規(guī)縱向磁記錄方法因記錄介質(zhì)的熱不穩(wěn)定性遇到提高記錄密度受限的問題，一種垂直磁記錄方法的新記錄方法目前正被積極地開發(fā)，因為預(yù)期垂直磁記錄方法提高記錄密度進一步超過200Gb/in2。
與已經(jīng)存在的縱向磁記錄方法相比，在垂直磁記錄方法中，在記錄介質(zhì)中記錄的比特在與基材垂直的方向磁化。該記錄密度可通過使用具有如下特征的垂直記錄介質(zhì)進一步提高1)高垂直磁各向異性能量常數(shù)Ku(＞1×106erg/cc)和高矯磁力；2)很小的晶粒；和3)磁顆粒之間的的低交換偶聯(lián)。
具有單一磁層的的一般磁介質(zhì)各自包括記錄層和下層。記錄層貯存磁信息。下層形成于基材上，然后形成記錄層，并改進記錄層的磁/晶體特性。具有雙面磁層的一般磁介質(zhì)除了記錄層和下層外，各自進一步包括軟磁下層，如此提高強度和通過包括在磁記錄上的誘導(dǎo)線圈的棒型記錄頭形成的磁場的空間變化速率。
如圖1所示，在常規(guī)的垂直記錄介質(zhì)中，在垂直磁記錄層13和224之下分別設(shè)置垂直取向下層12和223，并在垂直磁記錄層23下面設(shè)置軟磁下層22。圖1給出具有磁層的垂直磁記錄下層，圖2和3給出各自具有雙磁層的垂直磁記錄介質(zhì)。
參考圖1和圖2，在基材11和21上分別設(shè)置垂直取向下層12和軟垂直下層22。垂直磁記錄層13和23分別形成于垂直取向下層12和軟磁下層22上面。保護層14和24分別形成于垂直磁記錄層13和23上。潤滑層15和25分別設(shè)置在保護層14和24上，以保護保護層14和24以及垂直記錄層13和23抗數(shù)據(jù)寫/讀頭滑動頭的碰撞并誘導(dǎo)數(shù)據(jù)寫/讀頭滑動頭平穩(wěn)滑動。
與圖2的垂直磁記錄介質(zhì)相比，圖3的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)在垂直磁記錄層224與軟磁下層222之間進一步包括垂直取向下層223。
已知廣泛用于形成垂直磁記錄層13、23或224的CoCrPtX-基(X＝B，Nb，Ta或O)合金薄薄膜的磁性能極大地受下層的類型和結(jié)構(gòu)影響。
已知廣泛用于形成垂直取向下層的Ti形成厚的初始生長層，原因在于Ti與用于垂直磁記錄層的CoCrPtX-基(X＝B，Nb，Ta或O)合金薄薄膜之間相當(dāng)大的晶格常數(shù)差。
可用于形成垂直取向下層的Pt，使垂直磁記錄層具有優(yōu)良的垂直取向特性，因為Pt與用于垂直磁記錄層的CoCrPtX-基(X＝B，Nb，Ta或O)合金之間的相同晶格常數(shù)差。然而，Pt增加由CoCrPtX-基合金(特別是含10或更高百分比的Pt的CoCrPtX-基合金)構(gòu)成的垂直磁記錄層的晶粒的尺寸還明顯提高磁顆粒之間的交換偶聯(lián)，由此降低寫/讀時的信號/噪音比例。使用Pt下層的程度增加記錄層的晶體顆粒尺寸，并且磁顆粒之間的偶聯(lián)與Pt下層的厚度密切相關(guān)，若使用如上所述的Pt下層，由于記錄層的優(yōu)良垂直晶體取向，獲得高垂直各向異性(Ku)和高矯磁力。然而，增大Pt下層的晶體顆粒使記錄層的晶粒尺寸和磁顆粒之間的交換偶聯(lián)增加。另一方面，若使用薄Pt下層，記錄層的晶粒尺寸和磁顆粒之間的交換偶聯(lián)增加不大。然而，垂直磁記錄層的垂直取向程度降低，由此提供低垂直各向異性能量常數(shù)Ku和低矯磁力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是通過提出一種借助控制在記錄層下面如何沉積下層而改進記錄層的記錄特性的方法，獲得較高的磁記錄密度。
為實現(xiàn)上述目的，提供一種包括磁記錄層和支撐磁記錄層的基材的磁記錄介質(zhì)。在磁記錄層與基材之間設(shè)置包括非金屬下層的至少兩層下層。
磁記錄層可為縱向磁記錄層或垂直磁記錄層。磁記錄層優(yōu)選為垂直磁記錄層。在下層疊層與基材之間形成軟磁層。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，包括第一、第二和第三下層，與基材相鄰的第一下層由選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少兩種選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物的材料形成，第三下層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
根據(jù)本發(fā)明另一實施方案，包括兩個下層，與基材相鄰的一個下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物和金屬硫化物的材料形成，與磁記錄層相鄰的另一下層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
在磁記錄材料中，下層的總厚度優(yōu)選不超過15nm。


本發(fā)明上述和其它特點和優(yōu)點通過其參考附圖詳細描述的示例性實施方案變得顯而易見，其中圖1給出具有單磁層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)；圖2給出具有兩層磁層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)；圖3給出具有兩層磁層的另一常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)；圖4給出根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的具有單磁層的垂直磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)；其中包括三層下層。
圖5給出根據(jù)本發(fā)明一個實施方案的具有兩層磁層的垂直磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)；其中在記錄層與軟磁下層之間設(shè)置三層下層。
圖6給出根據(jù)本發(fā)明另一實施方案的兩層磁層的垂直磁記錄介質(zhì)的層結(jié)構(gòu)；其中包括兩層下層。
圖7給出具有單層下層和雙層下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)和具有Pt/C/Ti三層下層的本發(fā)明垂直磁記錄介質(zhì)的磁滯曲線。
圖8為表示具有三層Pt/C/Ti下層的本發(fā)明垂直磁記錄介質(zhì)和具有雙層Pt/Ti下層的常規(guī)垂直記錄介質(zhì)的垂直矯磁力HcPer和垂直磁各向異性常數(shù)Ku。
圖9A和9B為表示圖8的垂直磁記錄介質(zhì)的不同晶粒尺寸圖，由Scherrer方程計算；和圖10為表示圖8的垂直磁記錄介質(zhì)的光譜SNR變化。
具體實施例方式
下面，參考附圖詳細描述本發(fā)明優(yōu)選實施方案的磁記錄介質(zhì)。在本發(fā)明下面的實施方案中，描述使用垂直磁記錄方法的磁記錄介質(zhì)。然而，本發(fā)明還可適用于縱向磁記錄方法。這里，將注意所有記錄方法將在本發(fā)明范圍內(nèi)。
本發(fā)明具有單層磁層的磁記錄介質(zhì)和兩層磁層的磁記錄介質(zhì)在圖4至6中給出。如同4所示，在具有單層的垂直磁記錄介質(zhì)中，在垂直磁記錄層35與基材31之間順序形成具有單層磁層、由金屬構(gòu)成的第一下層32、由非金屬構(gòu)成的第二下層33和由Pt或Pt合金構(gòu)成的第三下層34的垂直磁記錄介質(zhì)。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，在具有雙磁層的垂直磁記錄介質(zhì)中，與圖4的具有單磁層的垂直磁記錄介質(zhì)類似，在軟磁下層42與垂直磁記錄層46之間順序形成第一、第二和第三下層43、44和45。如圖6所示，根據(jù)本發(fā)明另一實施方案，在具有雙磁層的垂直磁記錄介質(zhì)中，在軟磁下層42與垂直磁記錄層46之間順序形成僅第二和第三下層44和45。
在圖4的垂直磁記錄介質(zhì)中，第一下層32由金屬如Ti形成，并起到覆蓋粗糙表面和修復(fù)由玻璃或Al合金構(gòu)成的基材31的表面曲線的平面化層的作用，由此提供在其上可穩(wěn)定要生長沉積的薄薄膜的平坦表面。在圖5和6的具有雙磁層的垂直磁記錄介質(zhì)中，在沉積垂直磁記錄層之前形成軟磁下層42。在某些情況下，可不進行形成第一下層的方法，以獲得如圖6所示的垂直磁記錄介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
如圖4和5所示，在第一下層32和43上通過沉積薄非金屬材料如碳、硅、硅/氧化物/氮化物、或金屬氧化物/氮化物/硫化物形成第二下層33。類似地，如圖6所示，在軟磁下層42上通過沉積薄非金屬材料如碳、硅、硅/氧化物/氮化物、或金屬氧化物/氮化物/硫化物形成第二下層44。第二下層33和44對于降低將在第二下層33和44上由Pt或Pt合金形成的第三下層34和35的晶粒的尺寸起到核心作用。第三下層34和35分別在第二下層33和44上通過薄沉積Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金或Co合金形成。然后，分別在第三下層34和45上下層垂直磁記錄層35和46。如上所述，非金屬第二下層33和44降低第三下層34和35的材料如Pt的晶粒的尺寸，并因此降低在第三下層34和45上生長的磁記錄層35和46的晶粒的尺寸和磁顆粒之間的交換偶聯(lián)。
總之，圖4的具有單磁層的垂直磁記錄介質(zhì)使用多層結(jié)構(gòu)，其中第一下層由金屬如Ti形成，第二下層由非金屬如碳C形成，第三下層由Pt或Pt合金形成。
總結(jié)圖5和圖6的具有兩層磁層的垂直磁記錄介質(zhì)使用多層結(jié)構(gòu)，第一、第二、和第三下層43，44和45順序沉積在軟磁下層42中。由金屬構(gòu)成的第一下層不能如圖6中形成。
圖7表示本發(fā)明具有Pt/C/Ti三層下層的垂直磁記錄介質(zhì)和具有單層Pt下層、單Ti下層、和雙層Pt/Ti下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)的磁滯曲線。如圖7所示，使用單層Ti下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)具有很低的矯磁力和很低的方形(squareness)。在使用單層Pi下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)中，矯磁力不低，磁顆粒之間的交換偶聯(lián)高，這可從下面的實事推出在矯磁力周圍的磁滯線圈的斜率非常大。因此，可預(yù)期使用單層Pi下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)在記錄/再現(xiàn)時產(chǎn)生很大的噪音。在使用雙層Pt/Ti下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)中，矯磁力比使用單層Pi下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)的高。本發(fā)明使用Pt/C/Ti三層下層的垂直磁記錄介質(zhì)具有非常優(yōu)異的磁特性，即比使用雙層Pt/Ti下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)具有高的矯磁力、和更小的矯磁力周圍的磁滯線圈的斜率。
圖8為表示具有三層Pt/C/Ti下層的本發(fā)明垂直磁記錄介質(zhì)和具有雙層Pt/Ti下層無第二非金屬(即C)的常規(guī)垂直記錄介質(zhì)的垂直矯磁力HcPer和垂直磁各向異性常數(shù)Ku。如圖8所示，包括第二非金屬(C)下層的垂直磁記錄介質(zhì)具有比不包括第二非金屬(C)下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)高的垂直矯磁力HcPer，即使前一介質(zhì)的第三Pt下層比后一介質(zhì)薄也如此。圖8的垂直記錄介質(zhì)具有類似的垂直磁各向異性常數(shù)Ku，不論是否使用第二下層。
圖9A和9B為表示各自在常規(guī)CoCrPtX/Pt/Ti三層下層結(jié)構(gòu)和本發(fā)明CoCrPtX/Pt/C/Ti三層下層結(jié)構(gòu)上生長的垂直磁記錄介質(zhì)之間的顆粒尺寸和顆粒尺寸分布差的透射電子顯微鏡(TEM)圖。
如圖9A所示，常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)的平均晶粒尺寸為14.9納米。然而，如圖9B所示，在使用第二非金屬(C)下層的垂直磁記錄介質(zhì)中，記錄層晶粒的平均晶粒尺寸為11.5nm。換言之，根據(jù)本發(fā)明，記錄層的晶粒尺寸低于不使用第二C下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)。此外，可注意到，使用第二C下層的垂直磁記錄介質(zhì)，與不使用第二C下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)顯示均勻和更窄的晶粒尺寸分布。
圖10表示圖8的垂直磁記錄介質(zhì)的光譜SNR變化。如圖10所示，在高記錄密度區(qū)域下的SNR在使用第二C的垂直磁記錄介質(zhì)中比在不使用第二C下層的常規(guī)垂直磁記錄介質(zhì)中高。
使用具有本發(fā)明特征的雙層或三層下層不受記錄方法限制。換言之，雙層或三層下層同時可適用于縱向和垂直磁記錄方法。
在使用雙層或三層下層的本發(fā)明垂直磁記錄介質(zhì)中，因第三下層獲得高垂直磁各向異性能量常數(shù)Ku，并因在第三下層下面的第二下層，可形成具有很小晶粒和很小交換偶聯(lián)的垂直磁記錄層。因此，垂直磁記錄層可具有良好的熱穩(wěn)定性、高密度記錄特征和優(yōu)良的SNR特征。
盡管本發(fā)明已參考其示例性實施方案具體給出和描述，但本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員將理解，在不離開下面的權(quán)利要求定義的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)可進行形式和細節(jié)的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種磁記錄介質(zhì)，包括磁記錄層；和支撐磁記錄層的基材，其中在磁記錄層與基材之間設(shè)置包括非金屬下層的至少兩層下層。
2.權(quán)利要求1的磁記錄介質(zhì)，其中磁記錄層為垂直磁記錄層。在
3.權(quán)利要求1的磁記錄介質(zhì)，其中在下層疊層與基材之間形成軟磁層。
4.權(quán)利要求2的磁記錄介質(zhì)，其中在下層疊層與基材之間形成軟磁層。
5.權(quán)利要求1的磁記錄介質(zhì)，其中包括第一、第二和第三下層，與基材相鄰的第一下層由選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少兩種選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物的材料形成，第三層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
6.權(quán)利要求2的磁記錄介質(zhì)，其中包括第一、第二和第三下層，與基材相鄰的第一下層由選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少兩種選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物的材料形成，第三層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
7.權(quán)利要求3的磁記錄介質(zhì)，其中包括第一、第二和第三下層，與基材相鄰的第一下層由選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少兩種選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物的材料形成，第三層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
8.權(quán)利要求4的磁記錄介質(zhì)，其中包括第一、第二和第三下層，與基材相鄰的第一下層由選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少兩種選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物的材料形成，第三層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
9.權(quán)利要求1的磁記錄介質(zhì)，其中包括兩個下層，與基材相鄰的一個下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物和金屬硫化物的材料形成，與磁記錄層相鄰的另一下層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
10.權(quán)利要求2的磁記錄介質(zhì)，其中包括兩個下層，與基材相鄰的一個下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物和金屬硫化物的材料形成，與磁記錄層相鄰的另一下層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
11.權(quán)利要求3的磁記錄介質(zhì)，其中包括兩個下層，與基材相鄰的一個下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物和金屬硫化物的材料形成，與磁記錄層相鄰的另一下層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
12.權(quán)利要求4的磁記錄介質(zhì)，其中包括兩個下層，與基材相鄰的一個下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物和金屬硫化物的材料形成，與磁記錄層相鄰的另一下層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
13.權(quán)利要求1的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
14.權(quán)利要求2的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
15.權(quán)利要求3的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
16.權(quán)利要求4的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
17.權(quán)利要求5的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
18.權(quán)利要求9的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
19.一種磁記錄介質(zhì)，包括磁記錄層；支撐磁記錄層的基材，和設(shè)置在磁記錄層與基材之間的軟磁下層；其中在磁記錄層與軟磁下層之間設(shè)置至少包括非金屬下層的至少兩層下層。
20.權(quán)利要求19的磁記錄介質(zhì)，其中磁記錄層為垂直磁記錄層。
21.權(quán)利要求19的磁記錄介質(zhì)，其中包括第一、第二和第三下層，與基材相鄰的第一下層由選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少兩種選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物的材料形成，第三層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
22.權(quán)利要求20的磁記錄介質(zhì)，其中包括第一、第二和第三下層，與基材相鄰的第一下層由選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料或含至少兩種選自Ti、Pt、Ta、Pd和Au的材料的合金形成，第二下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硫化物的材料形成，第三層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
23.權(quán)利要求19的磁記錄介質(zhì)，其中包括兩個下層，與基材相鄰的一個下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物和金屬硫化物的材料形成，與磁記錄層相鄰的另一下層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
24.權(quán)利要求20的磁記錄介質(zhì)，其中包括兩個下層，與基材相鄰的一個下層由選自碳、硅、氧化硅、氮化硅、金屬氧化物、金屬氮化物和金屬硫化物的材料形成，與磁記錄層相鄰的另一下層由選自Pt、Pd、Ru、Pt合金、Pd合金、Ru合金和Co合金的材料形成。
25.權(quán)利要求19的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
26.權(quán)利要求20的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
27.權(quán)利要求21的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
28.權(quán)利要求22的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
29.權(quán)利要求23的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
30.權(quán)利要求24的磁記錄介質(zhì)，其中下層的總厚度不超過15nm。
全文摘要
提供一種包括磁記錄層和支撐該磁記錄層的基材。在磁記錄層與基材之間設(shè)置包括一非金屬層的至少兩層。垂直磁記錄介質(zhì)使用雙層或三層。因此，垂直磁記錄層因第三下層具有高垂直磁各向異性能量常數(shù)Ku，和因在第三下層下面的第二下層具有很小的交換偶聯(lián)。因此，直磁記錄層可具有良好的熱穩(wěn)定性、高密度記錄特征和優(yōu)良的SNR特征。
文檔編號G11B5/667GK1487506SQ0314118
公開日2004年4月7日 申請日期2003年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月1日
發(fā)明者吳薰翔, 李丙圭 申請人:三星電子株式會社